高純氫氣發(fā)生器的制氫原理取決于電解槽的種類

更新時(shí)間：2021-07-09

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在常見的氫氣供給中，供給方式包括使用鋼瓶氫氣和使用發(fā)生器來提供。鋼瓶氫氣需要向氣體供應(yīng)商購買；高純氫氣發(fā)生器的種類、原理和結(jié)構(gòu)多種多樣，從原理上來講都屬于電解制氫，詳細(xì)的來講一般分為三種，區(qū)別在于電解槽的類型，即：堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。

　　在實(shí)驗(yàn)室中，使用的一般是堿性電解槽制氫和聚合物薄膜電解槽制氫兩種。接下來我們?yōu)槟榻B發(fā)生器的一般流程及電解槽原理分析！

　　高純氫氣發(fā)生器的一般流程：

　　一般而言，其工作流程為：堿性電解液在電解池中電解后，潮濕的氫氣進(jìn)入氣液分離器分離出氫氣，再經(jīng)過干燥器之后，通過針型閥輸入到氣相色譜儀中。

　　該儀器從原理上來講都屬于電解制氫，具體的區(qū)別在于核心部件電解槽的類型，即：堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。

　　1、使用堿性電解槽制氫

　　堿性電解槽是常用、技術(shù)成熟、也經(jīng)濟(jì)的電解槽，并且易于操作，在目前廣泛使用，但缺點(diǎn)是其效率低。堿性電解槽主要由電源、電解槽箱體、電解液、陰極、陽極和橫隔膜組成。電解液都是氫氧化鉀溶液(KOH)，濃度為20％～30％；橫隔膜主要由石棉組成，主要起分離氣體的作用，而兩個(gè)電極則主要由金屬合金組成。

　　其工作的主要原理是：在陰極，水分子被分解為氫離子（H+）和氫氧根離子（OH-），氫離子得到電子生成氫原子，并進(jìn)一步生成氫分子（H2）；氫氧根離子（OH-）則在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫隔膜，到達(dá)陽極，在陽極失去電子生成一個(gè)水分子和氧分子。

　　堿性電解槽制氫的特點(diǎn)是：氫氧根離子（OH-）在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫隔膜。

　　2、聚合物薄膜電解槽制氫

　　聚合物薄膜電解槽制氫（PEM），一些地方也稱之為固體聚合物電解質(zhì)（SPE）水電解制氫。該種原理不需電解液，只需純水，比堿性電解槽安全，電解槽的效率可以達(dá)到85％或以上，但由于在電極處使用鉑等貴重金屬，薄膜材料也是昂貴的材料，故PEM電解槽目前還難以投人大規(guī)模的使用。

　　其工作的主要原理是：去離子水被供到膜一電極組件上，在陽極側(cè)反應(yīng)析出氧氣、氫離子和電子；電子通過電路傳遞到陰極，氫離子以水合的形式(H+．XH20)通過離子交換膜到陰極；在陰極，氫離子和電子重新結(jié)合形成氫氣，同時(shí)，部分水也帶到了陰極。

　　聚合物薄膜電解槽制氫的特點(diǎn)是：氫離子（H+）在陰、陽極之間的電場力作用下穿過離子交換膜。